基于STM32F103C8單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)

王俊+劉寧+翟維楓

摘 要 設(shè)計(jì)介紹了基于stm32系列單片機(jī)自動(dòng)控制條幅懸掛系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到條幅上升、下降及自動(dòng)停止的效果。并能實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，當(dāng)直流減速電機(jī)工作不正?；驐l幅過(guò)重時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警提醒和斷電保護(hù)等功能。

關(guān)鍵詞 STM32單片機(jī)；控制；無(wú)線遙控；直流減速電機(jī)

中圖分類號(hào)：TP87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）01-0031-02

目前在政府部門、學(xué)校、企業(yè)，商場(chǎng)等場(chǎng)所在一些特定時(shí)候都會(huì)懸掛條幅，然而懸掛條幅一般都采用人工懸掛的方法具有一定的危險(xiǎn)性。隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，特別是自動(dòng)控制與單片機(jī)控制的發(fā)展，可以應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)條幅的懸掛。本文基于stm32單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種可遙控自動(dòng)條幅懸掛系統(tǒng)，采用STM32F103C8作為主控芯片，該芯片性能高、成本低、功耗低，保證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們也越來(lái)越追求物質(zhì)的使用方便安全，本文所設(shè)計(jì)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，通過(guò)無(wú)線遙控器來(lái)控制條幅的升降，它集成了機(jī)械，電子，計(jì)算機(jī)控制于一體。通常人們懸掛條幅時(shí)都是人工操作，不僅工作效率低，而且還就具有高風(fēng)險(xiǎn)，操作不當(dāng)，人們就會(huì)受到傷害。因此我們研究設(shè)計(jì)了可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，它代替了人工懸掛條幅，降低了危險(xiǎn)，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1 自動(dòng)控制升降條幅系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖如圖1所示，stm32單片機(jī)是核心控制芯片，最高工作頻率為72 MHz，滿足本系統(tǒng)處理速度和實(shí)時(shí)性需求。工作過(guò)程通過(guò)無(wú)線遙控，由單片機(jī)發(fā)出指令，對(duì)控制電機(jī)的繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，讓電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，控制條幅升降。直流穩(wěn)壓電源部分設(shè)計(jì)采用LD3985，WRB1205ZP實(shí)現(xiàn)隔離穩(wěn)壓電源為電路板中數(shù)字部分供電，K7805為非隔離穩(wěn)壓電源為模擬部分供電；報(bào)警系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)采用霍爾電流檢測(cè)的方法，當(dāng)電機(jī)沒(méi)有正常工作或條幅超重時(shí)，通過(guò)電流傳感器采集電機(jī)電流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載過(guò)高、電機(jī)異常等狀態(tài)的判斷與報(bào)警；無(wú)線遙控模塊，采用433M頻率傳輸芯片實(shí)現(xiàn)10 m內(nèi)的控制信號(hào)傳輸；直流減速電機(jī)控制部分設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制繼電器的開閉，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的內(nèi)部電路供電電源為12 V，但是由于一些芯片的工作電壓為5 V和3 V所以設(shè)計(jì)以下降壓電路如圖2所示，12 V電源給直流減速電機(jī)供電，5 V給光耦原件、繼電器、電流傳感器供電，3 V給stm32主控芯片及蜂鳴器供電。

2.2 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此報(bào)警系統(tǒng)是通過(guò)基于霍爾感應(yīng)原理的電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)線性的電壓信號(hào)給單片機(jī)，來(lái)判斷電機(jī)是否正常工作。如果橫幅超重電機(jī)超負(fù)荷工作則常蜂鳴器報(bào)警、黃色指示燈亮。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)合理的電壓信號(hào)，此時(shí)綠燈亮；當(dāng)電機(jī)遇故障或嚴(yán)重超負(fù)運(yùn)行，則電機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電保護(hù)并發(fā)出聲光報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到報(bào)警和保護(hù)的目的。設(shè)計(jì)選用的是ACS712一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快。

圖3 電流傳感器電路圖

2.3 直流減速電機(jī)的控制設(shè)計(jì)

直流減速電機(jī)為條幅升降系統(tǒng)提供動(dòng)力，本設(shè)計(jì)通過(guò)stm32單片機(jī)來(lái)控制繼電器的開閉從而改變直流減速電機(jī)兩端電壓極性，即控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)條幅的升降。在單片機(jī)與繼電器之間，采用了光電隔離技術(shù)，能夠有效地避免在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)主控芯片的干擾。

圖4 繼電器控制電路

2.4 無(wú)線遙控模塊

本模塊采用433M頻率傳輸芯片，通過(guò)遙控器發(fā)出指令，由傳輸芯片傳給單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到條幅升降的效果。433 MHz無(wú)線收發(fā)模塊，低功耗，低速率，低成本，準(zhǔn)確有效，安全可靠。當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無(wú)需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用的是keil4編譯環(huán)境，通過(guò)J-LINK把程序下載到stm32單片機(jī)中。具體的程序框圖如圖5所示。

3.1 硬件調(diào)試

硬件調(diào)試采用單獨(dú)模塊調(diào)試，然后系統(tǒng)整體運(yùn)行調(diào)試的思路。

1）直流穩(wěn)壓電源調(diào)試：通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部供電12 V，依次用萬(wàn)用表測(cè)得LD3985的輸出電壓是否為5 V，WRB1205ZP的輸出電壓是否為5 V，K7805的輸出電壓是否為3 V，若滿足要求的則直流穩(wěn)壓電源工作正常。

2）報(bào)警系統(tǒng)與直流減速電機(jī)控制模塊調(diào)試：通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，能否控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，若能則直流減速電機(jī)控制模塊工作正常；當(dāng)電機(jī)正正轉(zhuǎn)時(shí)，卡住電機(jī)使電機(jī)不能正常工作，此時(shí)蜂鳴器是否報(bào)警，若報(bào)警則報(bào)警系統(tǒng)工作正常。

3）無(wú)線遙控模塊調(diào)試：通過(guò)無(wú)線模塊調(diào)試，當(dāng)按下“A”鍵時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下“D”鍵時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下“B”鍵時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)在堵轉(zhuǎn)的情況下，電機(jī)停止工作并且蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警，按下“D”鍵時(shí)確認(rèn)取消報(bào)警。若各個(gè)功能均能正常工作則無(wú)線模塊調(diào)試成功。

圖5 具體程序框圖

3.2 軟件調(diào)試

采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)功能明確，在調(diào)試采用逐步的方法，先對(duì)各個(gè)模塊在線調(diào)試，當(dāng)各部分功能實(shí)現(xiàn)后，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)主程序完整調(diào)試。全部采用C語(yǔ)言編寫，除語(yǔ)法與邏輯差錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒(méi)問(wèn)題是，可下載到單片機(jī)運(yùn)行調(diào)試。

4 實(shí)施效果

將制作好的條幅掛在條幅懸掛機(jī)上，接通電源，手持遙控器按“A”鍵，則條幅將隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)綠燈亮電機(jī)運(yùn)行正常；當(dāng)條幅上升到目標(biāo)位置時(shí)，通過(guò)該位置的接近開關(guān)使橫幅自動(dòng)停止綠燈熄滅，如果在特定場(chǎng)合需臨時(shí)調(diào)整高度也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)；當(dāng)活動(dòng)或會(huì)議結(jié)束，需要撤下條幅時(shí)，通過(guò)“B”鍵控制電機(jī)反轉(zhuǎn)使條幅降下來(lái)，按“D”鍵橫幅停在指定位置；當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止工作并發(fā)出聲、光報(bào)警，經(jīng)工作人員確認(rèn)故障后按“D”鍵取消報(bào)警；當(dāng)條幅超過(guò)一定重量產(chǎn)生安全隱患時(shí)，則蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警。

該裝置實(shí)現(xiàn)了以下功能。

1）實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的自動(dòng)懸掛和自動(dòng)降落功能。

2）實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控器對(duì)條幅懸掛機(jī)進(jìn)行控制。

3）實(shí)現(xiàn)具有超重自動(dòng)報(bào)警、電機(jī)異常報(bào)警功能。

因此我們所設(shè)計(jì)的基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，代替人工手動(dòng)升降條幅，縮短會(huì)場(chǎng)布置時(shí)間，降低危險(xiǎn)；懸掛機(jī)體積小，具有防雨功能，適用與室內(nèi)以及室外場(chǎng)合，安裝更加方便。

5 結(jié)論語(yǔ)

此可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)經(jīng)過(guò)我們多次的實(shí)踐和檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的可遙控懸掛，滿足在各種條件下對(duì)條幅正常懸掛的要求。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、操作靈活省力、性能可靠并便于養(yǎng)護(hù)維修的特點(diǎn)。因此，基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)有著很好的應(yīng)用前景，在生產(chǎn)生活中會(huì)用廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]STM32F10X數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].2001.

[2]劉火良，楊森.STM32庫(kù)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.endprint

摘 要 設(shè)計(jì)介紹了基于stm32系列單片機(jī)自動(dòng)控制條幅懸掛系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到條幅上升、下降及自動(dòng)停止的效果。并能實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，當(dāng)直流減速電機(jī)工作不正常或條幅過(guò)重時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警提醒和斷電保護(hù)等功能。

關(guān)鍵詞 STM32單片機(jī)；控制；無(wú)線遙控；直流減速電機(jī)

中圖分類號(hào)：TP87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）01-0031-02

目前在政府部門、學(xué)校、企業(yè)，商場(chǎng)等場(chǎng)所在一些特定時(shí)候都會(huì)懸掛條幅，然而懸掛條幅一般都采用人工懸掛的方法具有一定的危險(xiǎn)性。隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，特別是自動(dòng)控制與單片機(jī)控制的發(fā)展，可以應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)條幅的懸掛。本文基于stm32單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種可遙控自動(dòng)條幅懸掛系統(tǒng)，采用STM32F103C8作為主控芯片，該芯片性能高、成本低、功耗低，保證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們也越來(lái)越追求物質(zhì)的使用方便安全，本文所設(shè)計(jì)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，通過(guò)無(wú)線遙控器來(lái)控制條幅的升降，它集成了機(jī)械，電子，計(jì)算機(jī)控制于一體。通常人們懸掛條幅時(shí)都是人工操作，不僅工作效率低，而且還就具有高風(fēng)險(xiǎn)，操作不當(dāng)，人們就會(huì)受到傷害。因此我們研究設(shè)計(jì)了可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，它代替了人工懸掛條幅，降低了危險(xiǎn)，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1 自動(dòng)控制升降條幅系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖如圖1所示，stm32單片機(jī)是核心控制芯片，最高工作頻率為72 MHz，滿足本系統(tǒng)處理速度和實(shí)時(shí)性需求。工作過(guò)程通過(guò)無(wú)線遙控，由單片機(jī)發(fā)出指令，對(duì)控制電機(jī)的繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，讓電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，控制條幅升降。直流穩(wěn)壓電源部分設(shè)計(jì)采用LD3985，WRB1205ZP實(shí)現(xiàn)隔離穩(wěn)壓電源為電路板中數(shù)字部分供電，K7805為非隔離穩(wěn)壓電源為模擬部分供電；報(bào)警系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)采用霍爾電流檢測(cè)的方法，當(dāng)電機(jī)沒(méi)有正常工作或條幅超重時(shí)，通過(guò)電流傳感器采集電機(jī)電流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載過(guò)高、電機(jī)異常等狀態(tài)的判斷與報(bào)警；無(wú)線遙控模塊，采用433M頻率傳輸芯片實(shí)現(xiàn)10 m內(nèi)的控制信號(hào)傳輸；直流減速電機(jī)控制部分設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制繼電器的開閉，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的內(nèi)部電路供電電源為12 V，但是由于一些芯片的工作電壓為5 V和3 V所以設(shè)計(jì)以下降壓電路如圖2所示，12 V電源給直流減速電機(jī)供電，5 V給光耦原件、繼電器、電流傳感器供電，3 V給stm32主控芯片及蜂鳴器供電。

2.2 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此報(bào)警系統(tǒng)是通過(guò)基于霍爾感應(yīng)原理的電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)線性的電壓信號(hào)給單片機(jī)，來(lái)判斷電機(jī)是否正常工作。如果橫幅超重電機(jī)超負(fù)荷工作則常蜂鳴器報(bào)警、黃色指示燈亮。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)合理的電壓信號(hào)，此時(shí)綠燈亮；當(dāng)電機(jī)遇故障或嚴(yán)重超負(fù)運(yùn)行，則電機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電保護(hù)并發(fā)出聲光報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到報(bào)警和保護(hù)的目的。設(shè)計(jì)選用的是ACS712一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快。

圖3 電流傳感器電路圖

2.3 直流減速電機(jī)的控制設(shè)計(jì)

直流減速電機(jī)為條幅升降系統(tǒng)提供動(dòng)力，本設(shè)計(jì)通過(guò)stm32單片機(jī)來(lái)控制繼電器的開閉從而改變直流減速電機(jī)兩端電壓極性，即控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)條幅的升降。在單片機(jī)與繼電器之間，采用了光電隔離技術(shù)，能夠有效地避免在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)主控芯片的干擾。

圖4 繼電器控制電路

2.4 無(wú)線遙控模塊

本模塊采用433M頻率傳輸芯片，通過(guò)遙控器發(fā)出指令，由傳輸芯片傳給單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到條幅升降的效果。433 MHz無(wú)線收發(fā)模塊，低功耗，低速率，低成本，準(zhǔn)確有效，安全可靠。當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無(wú)需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用的是keil4編譯環(huán)境，通過(guò)J-LINK把程序下載到stm32單片機(jī)中。具體的程序框圖如圖5所示。

3.1 硬件調(diào)試

硬件調(diào)試采用單獨(dú)模塊調(diào)試，然后系統(tǒng)整體運(yùn)行調(diào)試的思路。

1）直流穩(wěn)壓電源調(diào)試：通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部供電12 V，依次用萬(wàn)用表測(cè)得LD3985的輸出電壓是否為5 V，WRB1205ZP的輸出電壓是否為5 V，K7805的輸出電壓是否為3 V，若滿足要求的則直流穩(wěn)壓電源工作正常。

2）報(bào)警系統(tǒng)與直流減速電機(jī)控制模塊調(diào)試：通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，能否控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，若能則直流減速電機(jī)控制模塊工作正常；當(dāng)電機(jī)正正轉(zhuǎn)時(shí)，卡住電機(jī)使電機(jī)不能正常工作，此時(shí)蜂鳴器是否報(bào)警，若報(bào)警則報(bào)警系統(tǒng)工作正常。

3）無(wú)線遙控模塊調(diào)試：通過(guò)無(wú)線模塊調(diào)試，當(dāng)按下“A”鍵時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下“D”鍵時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下“B”鍵時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)在堵轉(zhuǎn)的情況下，電機(jī)停止工作并且蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警，按下“D”鍵時(shí)確認(rèn)取消報(bào)警。若各個(gè)功能均能正常工作則無(wú)線模塊調(diào)試成功。

圖5 具體程序框圖

3.2 軟件調(diào)試

采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)功能明確，在調(diào)試采用逐步的方法，先對(duì)各個(gè)模塊在線調(diào)試，當(dāng)各部分功能實(shí)現(xiàn)后，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)主程序完整調(diào)試。全部采用C語(yǔ)言編寫，除語(yǔ)法與邏輯差錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒(méi)問(wèn)題是，可下載到單片機(jī)運(yùn)行調(diào)試。

4 實(shí)施效果

將制作好的條幅掛在條幅懸掛機(jī)上，接通電源，手持遙控器按“A”鍵，則條幅將隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)綠燈亮電機(jī)運(yùn)行正常；當(dāng)條幅上升到目標(biāo)位置時(shí)，通過(guò)該位置的接近開關(guān)使橫幅自動(dòng)停止綠燈熄滅，如果在特定場(chǎng)合需臨時(shí)調(diào)整高度也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)；當(dāng)活動(dòng)或會(huì)議結(jié)束，需要撤下條幅時(shí)，通過(guò)“B”鍵控制電機(jī)反轉(zhuǎn)使條幅降下來(lái)，按“D”鍵橫幅停在指定位置；當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止工作并發(fā)出聲、光報(bào)警，經(jīng)工作人員確認(rèn)故障后按“D”鍵取消報(bào)警；當(dāng)條幅超過(guò)一定重量產(chǎn)生安全隱患時(shí)，則蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警。

該裝置實(shí)現(xiàn)了以下功能。

1）實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的自動(dòng)懸掛和自動(dòng)降落功能。

2）實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控器對(duì)條幅懸掛機(jī)進(jìn)行控制。

3）實(shí)現(xiàn)具有超重自動(dòng)報(bào)警、電機(jī)異常報(bào)警功能。

因此我們所設(shè)計(jì)的基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，代替人工手動(dòng)升降條幅，縮短會(huì)場(chǎng)布置時(shí)間，降低危險(xiǎn)；懸掛機(jī)體積小，具有防雨功能，適用與室內(nèi)以及室外場(chǎng)合，安裝更加方便。

5 結(jié)論語(yǔ)

此可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)經(jīng)過(guò)我們多次的實(shí)踐和檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的可遙控懸掛，滿足在各種條件下對(duì)條幅正常懸掛的要求。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、操作靈活省力、性能可靠并便于養(yǎng)護(hù)維修的特點(diǎn)。因此，基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)有著很好的應(yīng)用前景，在生產(chǎn)生活中會(huì)用廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]STM32F10X數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].2001.

[2]劉火良，楊森.STM32庫(kù)開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.endprint

摘 要 設(shè)計(jì)介紹了基于stm32系列單片機(jī)自動(dòng)控制條幅懸掛系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到條幅上升、下降及自動(dòng)停止的效果。并能實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，當(dāng)直流減速電機(jī)工作不正?；驐l幅過(guò)重時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警提醒和斷電保護(hù)等功能。

關(guān)鍵詞 STM32單片機(jī)；控制；無(wú)線遙控；直流減速電機(jī)

中圖分類號(hào)：TP87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）01-0031-02

目前在政府部門、學(xué)校、企業(yè)，商場(chǎng)等場(chǎng)所在一些特定時(shí)候都會(huì)懸掛條幅，然而懸掛條幅一般都采用人工懸掛的方法具有一定的危險(xiǎn)性。隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，特別是自動(dòng)控制與單片機(jī)控制的發(fā)展，可以應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)條幅的懸掛。本文基于stm32單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種可遙控自動(dòng)條幅懸掛系統(tǒng)，采用STM32F103C8作為主控芯片，該芯片性能高、成本低、功耗低，保證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們也越來(lái)越追求物質(zhì)的使用方便安全，本文所設(shè)計(jì)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，通過(guò)無(wú)線遙控器來(lái)控制條幅的升降，它集成了機(jī)械，電子，計(jì)算機(jī)控制于一體。通常人們懸掛條幅時(shí)都是人工操作，不僅工作效率低，而且還就具有高風(fēng)險(xiǎn)，操作不當(dāng)，人們就會(huì)受到傷害。因此我們研究設(shè)計(jì)了可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)，它代替了人工懸掛條幅，降低了危險(xiǎn)，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1 自動(dòng)控制升降條幅系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖如圖1所示，stm32單片機(jī)是核心控制芯片，最高工作頻率為72 MHz，滿足本系統(tǒng)處理速度和實(shí)時(shí)性需求。工作過(guò)程通過(guò)無(wú)線遙控，由單片機(jī)發(fā)出指令，對(duì)控制電機(jī)的繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，讓電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，控制條幅升降。直流穩(wěn)壓電源部分設(shè)計(jì)采用LD3985，WRB1205ZP實(shí)現(xiàn)隔離穩(wěn)壓電源為電路板中數(shù)字部分供電，K7805為非隔離穩(wěn)壓電源為模擬部分供電；報(bào)警系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)采用霍爾電流檢測(cè)的方法，當(dāng)電機(jī)沒(méi)有正常工作或條幅超重時(shí)，通過(guò)電流傳感器采集電機(jī)電流信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載過(guò)高、電機(jī)異常等狀態(tài)的判斷與報(bào)警；無(wú)線遙控模塊，采用433M頻率傳輸芯片實(shí)現(xiàn)10 m內(nèi)的控制信號(hào)傳輸；直流減速電機(jī)控制部分設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制繼電器的開閉，進(jìn)而控制直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的內(nèi)部電路供電電源為12 V，但是由于一些芯片的工作電壓為5 V和3 V所以設(shè)計(jì)以下降壓電路如圖2所示，12 V電源給直流減速電機(jī)供電，5 V給光耦原件、繼電器、電流傳感器供電，3 V給stm32主控芯片及蜂鳴器供電。

2.2 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此報(bào)警系統(tǒng)是通過(guò)基于霍爾感應(yīng)原理的電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)線性的電壓信號(hào)給單片機(jī)，來(lái)判斷電機(jī)是否正常工作。如果橫幅超重電機(jī)超負(fù)荷工作則常蜂鳴器報(bào)警、黃色指示燈亮。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，電流檢測(cè)芯片輸出一個(gè)合理的電壓信號(hào)，此時(shí)綠燈亮；當(dāng)電機(jī)遇故障或嚴(yán)重超負(fù)運(yùn)行，則電機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電保護(hù)并發(fā)出聲光報(bào)警，進(jìn)而達(dá)到報(bào)警和保護(hù)的目的。設(shè)計(jì)選用的是ACS712一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快。

圖3 電流傳感器電路圖

2.3 直流減速電機(jī)的控制設(shè)計(jì)

直流減速電機(jī)為條幅升降系統(tǒng)提供動(dòng)力，本設(shè)計(jì)通過(guò)stm32單片機(jī)來(lái)控制繼電器的開閉從而改變直流減速電機(jī)兩端電壓極性，即控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)條幅的升降。在單片機(jī)與繼電器之間，采用了光電隔離技術(shù)，能夠有效地避免在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)主控芯片的干擾。

圖4 繼電器控制電路

2.4 無(wú)線遙控模塊

本模塊采用433M頻率傳輸芯片，通過(guò)遙控器發(fā)出指令，由傳輸芯片傳給單片機(jī)，再通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到條幅升降的效果。433 MHz無(wú)線收發(fā)模塊，低功耗，低速率，低成本，準(zhǔn)確有效，安全可靠。當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無(wú)需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用的是keil4編譯環(huán)境，通過(guò)J-LINK把程序下載到stm32單片機(jī)中。具體的程序框圖如圖5所示。

3.1 硬件調(diào)試

硬件調(diào)試采用單獨(dú)模塊調(diào)試，然后系統(tǒng)整體運(yùn)行調(diào)試的思路。

1）直流穩(wěn)壓電源調(diào)試：通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部供電12 V，依次用萬(wàn)用表測(cè)得LD3985的輸出電壓是否為5 V，WRB1205ZP的輸出電壓是否為5 V，K7805的輸出電壓是否為3 V，若滿足要求的則直流穩(wěn)壓電源工作正常。

2）報(bào)警系統(tǒng)與直流減速電機(jī)控制模塊調(diào)試：通過(guò)單片機(jī)控制繼電器，能否控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，若能則直流減速電機(jī)控制模塊工作正常；當(dāng)電機(jī)正正轉(zhuǎn)時(shí)，卡住電機(jī)使電機(jī)不能正常工作，此時(shí)蜂鳴器是否報(bào)警，若報(bào)警則報(bào)警系統(tǒng)工作正常。

3）無(wú)線遙控模塊調(diào)試：通過(guò)無(wú)線模塊調(diào)試，當(dāng)按下“A”鍵時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下“D”鍵時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下“B”鍵時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)在堵轉(zhuǎn)的情況下，電機(jī)停止工作并且蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警，按下“D”鍵時(shí)確認(rèn)取消報(bào)警。若各個(gè)功能均能正常工作則無(wú)線模塊調(diào)試成功。

圖5 具體程序框圖

3.2 軟件調(diào)試

采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)功能明確，在調(diào)試采用逐步的方法，先對(duì)各個(gè)模塊在線調(diào)試，當(dāng)各部分功能實(shí)現(xiàn)后，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)主程序完整調(diào)試。全部采用C語(yǔ)言編寫，除語(yǔ)法與邏輯差錯(cuò)外，當(dāng)確認(rèn)程序沒(méi)問(wèn)題是，可下載到單片機(jī)運(yùn)行調(diào)試。

4 實(shí)施效果

將制作好的條幅掛在條幅懸掛機(jī)上，接通電源，手持遙控器按“A”鍵，則條幅將隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)綠燈亮電機(jī)運(yùn)行正常；當(dāng)條幅上升到目標(biāo)位置時(shí)，通過(guò)該位置的接近開關(guān)使橫幅自動(dòng)停止綠燈熄滅，如果在特定場(chǎng)合需臨時(shí)調(diào)整高度也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)；當(dāng)活動(dòng)或會(huì)議結(jié)束，需要撤下條幅時(shí)，通過(guò)“B”鍵控制電機(jī)反轉(zhuǎn)使條幅降下來(lái)，按“D”鍵橫幅停在指定位置；當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止工作并發(fā)出聲、光報(bào)警，經(jīng)工作人員確認(rèn)故障后按“D”鍵取消報(bào)警；當(dāng)條幅超過(guò)一定重量產(chǎn)生安全隱患時(shí)，則蜂鳴器和黃色指示燈報(bào)警。

該裝置實(shí)現(xiàn)了以下功能。

1）實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的自動(dòng)懸掛和自動(dòng)降落功能。

2）實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控器對(duì)條幅懸掛機(jī)進(jìn)行控制。

3）實(shí)現(xiàn)具有超重自動(dòng)報(bào)警、電機(jī)異常報(bào)警功能。

因此我們所設(shè)計(jì)的基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，代替人工手動(dòng)升降條幅，縮短會(huì)場(chǎng)布置時(shí)間，降低危險(xiǎn)；懸掛機(jī)體積小，具有防雨功能，適用與室內(nèi)以及室外場(chǎng)合，安裝更加方便。

5 結(jié)論語(yǔ)

此可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)經(jīng)過(guò)我們多次的實(shí)踐和檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)條幅的可遙控懸掛，滿足在各種條件下對(duì)條幅正常懸掛的要求。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、操作靈活省力、性能可靠并便于養(yǎng)護(hù)維修的特點(diǎn)。因此，基于stm32單片機(jī)的可遙控自動(dòng)條幅懸掛機(jī)有著很好的應(yīng)用前景，在生產(chǎn)生活中會(huì)用廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]STM32F10X數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].2001.

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